J20是我國空軍首個性能遙遙領先於國際先進水平的大型主戰裝備
前面一篇文章我們談到了中美兩國的第五代戰鬥機的的性能對比，我國J20戰鬥機的航電系統架構領先F22戰鬥機一代和F35是同代。J20的火控雷達採用的是數字陣列雷達，比F22和F35使用的主動有源相控陣雷達領先一代。J20的雷達功率器件使用了第三代半導體器件氮化鎵功率器件，技術上比美國F22和F35火控雷達使用的砷化鎵功率器件領先一代。氮化鎵功率器件的功率可以達到上一代砷化鎵功率器件的十倍。在雷達性能上，J20的火控雷達對第三代戰鬥機大小的目標可以達到300公里左右的探測距離，要比F22的200公里探測距離遠得多，比F35的160公里探測距離領先更多，配合300公里射程的PL15遠程空空導彈，可以做到搶先發現，搶先攻擊。J20配套的PL15遠程空空導彈射程也比美國AIM120D的130公里遠得多，導致美國不得不啟動AIM260項目來追趕PL15。在討論區很多人說你這裡到處都是領先一代，那不成六代機了，要說明的是這裡說的都是單項技術的代次，和戰鬥機的劃代不是同一個概念。這是回顧上一篇的內容。
軍事專家證實WS10B也是有矢量噴管的 這個其實我們去年的文章都已經聊過了
那麼這篇文章我們就來接着聊，前一篇文章的討論區里很多人又開始噴發動機。那麼，J20的發動機目前是什麼水平呢？很多人認為J20裝備的是俄羅斯的AL31發動機，其實根本就不是，J20從首飛開始到服役用的都是WS10B發動機，而且是帶矢量噴口的。關於J20的首飛發動機，實際上在2011年年底央視就已經公開了，只是很多人當時並沒有注意。換句話說這件事其實早就官宣了，我們去年有一期視頻節目就有當年的央視節目為證，感興趣的可以看下本號的視頻節目。然後我們來說說WS10B的性能，WS10B雖然看編號像是WS10A的改進型號，但實際上變化非常大。因為WS10B用的核心機不是WS10A的核心機而是高推核心機。WS10B的中間狀態推力在97千牛左右，加力推力144千牛。這些參數深圳衛視在報道J10C服役時曾提到，只是中間狀態參數說的比較含蓄，說超過90千牛。其實如果大家對發動機有所了解的話，就應該知道即使90千牛的中間狀態推力也比WS10A的7.5噸中間狀態推力要高出20%以上。這樣的性能提升已經是跨代的性能提升，是原來太行發動機的核心機絕對做不到的。換句話說WS10B的核心機已經換了。雖然跟F22戰鬥機使用的F119發動機相比性能上仍有差距，但不是代差。而且WS10B採用的是三維矢量噴口比F22採用的二維矢量噴口強大的多，兩者完全不在一個維度上。
J20矢量尾噴管偏轉動作明顯
實際上J20的飛行性能比如超音速巡航速度和空中機動性能一點都不比F22差。既然WS10B的性能和F119相比仍有差距，為什麼會出現這種情況呢。因為戰鬥機作為一個複雜的系統，和其它戰鬥機比拼時，實際上是從系統頂層的性能開始比拼的，並不是一上來就把零部件性能拿出來，誰的發動機性能先進誰就贏了。因為系統性能高低比如飛行速度的高低、空中機動性能並不完全取決於動力，還要看氣動設計水平。飛行性能體現的是動力和氣動的綜合能力。如果氣動設計不當，即使使用推比10一級的發動機，也無法實現超巡，F35就是現成的例子。
這是17年前顧誦芬寫的文章 今天再來看數據仍然有些保守 原因你懂的
J20為什麼可以在動力性能落後的情況下實現超越F22的飛行性能呢，核心原因在於J20的氣動設計水平比F22高得多。J20的最大升力係數在2.1~2.2，而F22最大的升力係數最多在1.7左右。十幾年前國內就有專業文獻提到J20的升力係數，今天再來看還是有些保守。無論怎麼說J20的升力係數相對F22都有30%左右的優勢，甚至實際數字可能比這個還要高。這是因為J20的鴨式氣動布局要比F22的常規氣動布局強大很多。我們知道現代戰鬥機氣動性能的提升都跟渦流有關。J20有兩套渦流發生器，一個是鴨翼，一個是機身邊條。鴨翼能夠產生的渦流比F22使用的常規氣動布局能夠產生的渦流要強大得多。因為F22產生渦流主要靠進氣道側嵴，但是這東西的展向尺寸太小，產生的渦流尺寸和強度都很有限。而鴨翼的展向尺寸要大得多，產生的渦流尺寸就要大得多，這樣渦流在經過機翼和機身上方時，氣流速度更快而且壓力更低，機身和機翼上下的壓力差就更大，所以升力係數就更大。而且不僅如此，流經鴨翼下方的空氣壓力比上方大，經過鴨翼下方後會向上越過機翼上方，這樣可以進一步向渦流補充能量，進一步加強渦流強度。這就是鴨式氣動布局升力係數遠高於常規氣動布局的根本原因。
首先，升力係數更高帶來的是機動性上的巨大優勢，因為升力係數高就意味着翼載荷更低，這就意味着J20的機翼載荷比F22低30%以上。有人說了，F22的機翼面積78平米，而J20隻有68平米左右，這不影響機翼載荷嗎。實際上這完全不影響機翼載荷，這是因為鴨式氣動布局和常規氣動布局的配平方式是不同的。常規氣動布局重心在前，機翼升力在後，為保持平衡，平尾升力為負，這樣才能平衡，也就是說F22機翼的升力等於機翼產生的升力扣去平尾產生的負升力。我們知道F22的平尾面積大概是10平米左右，78平米扣掉10平之後就是68平米，和J20基本一樣。但J20產生正升力的不光有機翼還有鴨翼，也就是機翼面積還要加上鴨翼的面積。因為鴨式氣動布局也叫抬式氣動布局。重心在中間，鴨翼和機翼產生的都是正升力，三者相互平衡，這是鴨式氣動布局的配平方式。同時因為J20機身上方的渦流強度和尺寸比F22更大，所以J20機身產生的升力也要超過F22機身產生的升力。因為五代機普遍是機身升力體設計，J20機身面積其實也比機翼小不了多少，這就進一步加強了J20的翼載荷優勢。正是因為鴨式氣動布局在氣動上的巨大優勢，再加上本來就不差的發動機，以及高出一個維度的矢量噴口。J20空中機動性都要比F22強大很多。
很多年前J20就做過三倍音速飛行的氣動實驗
很多人以為靠目前J20的發動機是實現不了超音速巡航的，其實這也是一個錯誤觀點。因為雖然J20的發動機和F119比起來性能上還有些差距，但是差距不大，大家是同代動力，沒有代差，推力大小還在同一個台階上。WS10B的中間狀態推力在97千牛左右，跟F119的105千牛相差不大，加力推力144千牛和F119的155.7千牛也相差不了太多。而J20的氣動阻力要遠小於F22。首先J20的長寬比更大，這樣有利於減小超音速阻力，翼展在12.88米左右比F22戰鬥機13.56米的翼展更小，而且後掠角度更大，機翼面積和垂尾面積也要小不少，這些對減小超音速飛行時的波阻和摩擦阻力都非常有利。F22二維矢量噴管阻力小的優勢早就淹沒在系統阻力裡面了。而且作為鴨式氣動布局不存在常規氣動布局帶來的配平阻力問題，因為常規氣動布局的平尾為了產生負升力會產生配平阻力，而鴨式氣動布局則完全沒有這一問題。J20在阻力係數上至少比F22有領先15%以上的優勢，這就完全抵消了F119在推力上的技術優勢而且還有剩餘。所以J20在WS10B的推動下飛行速度不比F22差，最大飛行速度肯定是超過2馬赫的，這一點從多年前J20就做過飛行速度3馬赫的試驗就可以看得出出來。因為兩年前就有報道提到J20一分鐘可以戰鬥巡航52公里，這就是2.5馬赫以上的速度了，如果是高空以平流層的音速計算可以達到2.92馬赫，這就是為何J20要做三馬赫飛行試驗的原因。
實際上經過多年發展，我國航空發動機的水平現在又向前走了很遠。WS15發動機已經經過多個小批次量產，目前已經到了可以進入部隊服役的狀態。如果服役試用一段時間沒問題，就可以設計定型了。WS15發動機性能比WS10B又提高，中間狀態推力在108千牛左右，加力推力156千牛。可以說已經追上F119發動機了。而且加力耗油系數只有1.98，比F22的2.4要好得多。發動機大修間隔已經提到4000小時，完全夠用了。後續加力推力18噸左右的改進型號可能已在試飛當中了，這些都已經算錦上添花了。
關於中美五代機的PK其實還有很多東西沒說完，篇幅所限只能另起一篇了。本文還有前面一篇文章信息量都非常大，其實涉及內容非常多，文中所有觀點和技術數據都有依據或證據支撐，感興趣的朋友可以往前翻以前的文章，至少有二十幾篇相關文章可供參考。
